Circadian rhythms of Arctic zooplankton from polar twilight to polar night; patterns, processes, and ecosystem implications (CircA)

CircA er et prosjekt som jobber med døgnmigrasjoner av arktisk dyreplankton (frittlevende dyr i vannmassene). Slike døgnmigrasjoner er kjent fra alle verdens hav og innsjøer, og er en prosess styrt av lys; små organismer svømmer opp i de øvre vannlag for å kunne spise i ly av mørket og uten fare for selv å bli spist av større rovdyr. Når det lysner av dag, forsvinner de ned i dypet igjen der sollyset ikke kan gjøre dem synlige for rovdyr. Nylig oppdaget vi at denne prosessen ikke bare er viktig i polhavet, den fortsetter gjennom hele den mørke polarnatten. Hvorfor fortsetter organismer å svømme opp og ned i vannmassene når det ikke er noe sollys som kan gjøre dem mer synlige for rovdyr? Og hvordan styres denne prosessen når det ikke er noe tilgjengelig sollys som kan fortelle organismene når det er på tide å enten gjemme seg i dypet eller svømme opp i overflaten? Den forskningen vi har gjort gjennom CircA har gitt noen svært spennende resultater. For det første har vi nå klare bevis for at dyreplanktonet fortsetter sine døgnmigrasjoner gjennom hele polarnatten. Men, i motsetning til det vi trodde før, er disse migrasjonene drevet av predasjon og regulert av lys (selv om det er mørkt). Resultatene våre viser at under fullmånen blir dyreplankton til varulver som lar seg styre av månelyset, men bare i ca en uke sentrert rundt fullmåne. Deretter går dyreplanktonet tilbake til en "normal" 24-timers klokke. Og kanskje viktigst av alt - en analyse av dataserier fra hele Arktisk (tilsammen 50 år med data) viser det samme mønsteret over alt, uavhengig av om det er is eller ikke, om det er i polhavet eller inne i en fjord; dyreplanktonet tar ikke juleferie, men forsetter sine vandringer - styrt av lys vi ikke kan se!

Diel Vertical Migration of zooplankton is the biggest synchronized movement of biomass on the planet, and it is a common feature of all the worlds oceans. In the Arctic, with its unique light climate, DVM of zooplankton has recently been shown to be a con sistent phenomenon also at times of year when the classical paradigm of winter biology holds that most organisms have entered a state of diapause commensurate with the low availability of food. We propose a project that will aim primarily at determining t he physical and biological factors responsible for the vertical migration patterns of zooplankton in the high Arctic during the polar night and twilight period, and to elucidate ecosystem effects of such migrations. More specifically, we will identify whi ch species are conducting DVM (Part 1) during the winter as well as identifying the environmental cues that induce the behaviour (Part 2). Furthermore, we will examine how the DVM is integral to structuring of pelagic and benthic food webs through both tr ophic interactions (Part 2) and carbon/nutrient cycling (Part 3). This involves the ability of zooplankton to detect and respond to subtle changes in light intensities at times of year when solar radiation is either minimal (polar night) or efficiently st opped from penetrating the water column by the combination of a very low sun angle and a thick ice and snow cover. Finally, we will build up a unique and comprehensive dataset collating ADCP data that exist throughout the Arctic shelf seas to create the f irst pan-Arctic acoustic archive with the capacity to address questions relating to DVM at a global scale (Part 4). The proposed project will be a significant step towards a new understanding of high Arctic marine ecosystems (Part 3 and 4) during the pola r night and twilight period, and will greatly enhance our basic understanding of this unique system.